氧化还原反应的基本规律及其应用

氧化还原反应的基本规律及其应用一、基本内容：1．有关概念之间的关系：氧化剂——氧化剂——（）——（）——（）——（）——（）反应物——性质——本质——特征——反应——生成物还原剂——（）——（）——（）——（）——（）2.常见氧化剂、还原剂：非金属单质：Cl2非金属单质：Cl2、Br2、O2等含有高价元素的化合物：浓H2SO4、HNO3、FeCl3、KMnO4、MnO2、K2Cr2O7等过氧化物：Na2O2、H2O2等某些不稳定含氧酸：HClO等常见氧化剂常见氧化剂活泼金属：K、Na、Mg、Al等活泼金属：K、Na、Mg、Al等非金属离子或低价态化合物：S2－、H2S、I－、HI、SO2、H2SO3、Na2SO3、FeCl2、CO等非金属单质及其氢化物：H2、C、Si、NH3等常见还原剂常见还原剂二、氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应的实质：得失电子守恒方程式配平原则：质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒（离子方程式）配平方法：化合价升降法（电子得失法）,零价法、待定系数法等配平步骤：1、标价态：列出发生氧化和还原反应的元素的化合价；2、列变化：列出元素得失电子数（元素的化合价的变化）；3、定系数：使得失电子总数（化合价的升高和降低）相等；4、配其他：利用观察法，配平其它物质的系数，把单线改成等号。【例1】：C+HNO3——CO2↑+NO2↑+H2O【例2】：NH3+O2——NO+H2O【例3】：H2S+HNO3——H2SO4+NO2+H2O配平技法：1．一般的反应从左边往右边配①KNO3+FeCl2+HCl——KCl+FeCl3+NO↑+H2O②Mg+HNO3——Mg(NO3)2+NH4NO3+H2O③KMnO4+HCl——MnCl2+Cl2↑+KCl+H2O④Pt+HNO3+HCl——H2PtCl4+NO2↑+H2O2.分解型氧化还原反应、歧化反应从右边往左边配①NO2+H2O——HNO3+NO②Cl2+NaOH——NaCl+NaClO3+H2O③AgNO3——Ag+NO2↑+O2↑3.多变复杂的氧化还原反应用零价法或待定系数法【例4】：FeS2+O2——Fe2O3+SO2①Cu2S+HNO3——Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O②P4+CuSO4+H2O——Cu3P+H3PO4+H2SO4③FeSi+HNO3——H4SiO4+Fe(NO3)3+NO↑+H2O④Fe3C+HNO3——CO2↑+Fe(NO3)3+NO2↑+H2⑤Fe3P+HNO3——Fe(NO3)3+NO↑+H3PO4+H2O5、离子方程式的配平（可利用电荷守恒进行配平）②MnO4－+Cl－+H+——Mn2++Cl2↑+H2O③MnO4－+H2O2+H+——Mn2++O2↑+H2O④MnO4－+Cl－+H+——Mn2++Cl2↑+H2O【例5】：KMnO4+KNO2+_______——MnSO4+K2SO4+KNO3+H2O①Mn2++S2O82－+H2O——SO42－+MnO4－+________②KMnO4+K2SO3+________——K2MnO4+K2SO4+H2O③CrI3+Cl2+______——K2CrO4+KIO4+KCl+H2O综合练习1.二十世纪初期，化学家合成出NaBH4，可作还原剂。NaBH4极易溶于水并与水反应产生H2，反应后硼以BO2－形式存在，且反应前后硼元素化合价不变。写出NaBH4与水反应的离子方程式：_____________________________________________________________，反应消耗1molNaBH4时转移的电子数目为__________。在强碱性条件下，NaBH4可使许多金属离子还原成金属原子。冶金工业中，常用NaBH4处理含Au3+的废液。完成下列离子方程式（将系数及化学式填于空格内）____Au3++____BH4－+_________==____Au+____BO2－+____H2O3.下列反应可用于检查司机是否酒后开车：2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=2Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3COOH+2K2SO4+□□(1)方程式中空格内的系数和物质(化学式)为______；(2)若司机酒后开车，则可显示出______色；(3)反应中生成0.1molCr3+离子，转移的电子总数为______个。4.已知下列变化过程中，0.2molRxO42－参加反应时共转移0.4mol电子，RxO42－+MnO4－+H+==RO2+Mn2++H2O(1)x的值是_____。(2)H+的物质的量是____mol。5.在热的稀硫酸中溶解了11.4g硫酸压铁，当加入50mL0.50mol·L－1硝酸钾溶液时，其中的亚铁离子完全转化为铁离子，并有氮氧化物逸出：____FeSO4＋___KNO3＋________K2SO4＋___Fe2(SO4)3＋___NxOy↑＋___H2O(1)配平该化学方程式(将含x、y的计量数和所缺物质填在横线上)(2)反应中起氧化作用的物质是________(写化学式)(3)推算出x、y的数值：x=________，y=________。6．次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：（1）H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：（2）H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银。①(H3PO2)中，磷元素的化合价为②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1，则氧化产物为：(填化学式)（3）(H3PO2)的工业制法是：将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式：。三、氧化还原反应的基本规律及其应用1．“强强弱弱”规律：对于自发的氧化还原反应（除高温、电解条件），总是强氧化性物质和强还原性物质反应生成弱氧化性物质和弱还原性物质。即氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性。氧化性：氧化剂>氧化产物还原性：还原剂>还原产物应用1.判断微粒氧化性、还原性的相对强弱。

例1.根据反应式：（1）2Fe3++2I－=2Fe2++I2，(2)Br2+2Fe2+=2Br－+2Fe3+，可判断离子的还原性从强到弱的顺序是（）A．Br－、Fe2+、I－B．I－、Fe2+、Br－C．Br－、I－、Fe2+D．Fe2+、I－、Br－应用2.判断氧化还原反应能否发生。例题、已知I－、Fe2+、SO2、Cl－和H2O2均具有还原性，它们在酸性溶液中还原性强弱的顺序为Cl－<Fe2＋<H2O2<I－<SO2，则下列反应不能发生的是（）A．2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42－+4H+B．I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HIC．H2O2+H2SO4=SO2↑+O2↑+2H2OD．2Fe2++I2=2Fe3++2I－2.“高氧、低还、中兼”规律对于同种元素不同价态的原子而言，最高价态只具有氧化性，最低价态只具有还原性，中间价态既具有氧化性又具有还原性。例如：S元素

化合价：－2、0、＋4、＋6

代表物：H2S、S、SO2、H2SO4(浓)

S元素的性质：还原性、既有氧化性又有还原性、氧化性

例题1.下列变化，必须加入氧化剂才能发生的是———————————（）A．CuO→CuSO4B．CO2→COC．KClO3→O2D．Fe→Fe3O4例题2.下列叙述中正确的是——————————————————————（）A．含最高价元素的化合物，一定具有强氧化性B．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性C．失电子越多，还原性越强D．强氧化剂与强还原剂不一定能发生氧化还原反应3.“单强离弱、单弱离强”规律

(1)金属单质的还原性越强，对应阳离子的氧化性越弱；反之金属单质的还原性越弱，对应阳离子的氧化性就越强。

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sb、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag

还原性逐渐减弱K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Hg2+、Fe3+、Ag+

氧化性逐渐增强

(2)非金属单质的氧化性越强，对应阴离子的还原性越弱；反之非金属单质的氧化性越弱，对应阴离子的还原性就越强。

F2、(O2)、Cl2、Br2、I2、SF－、(OH－)、Cl－、Br－、I－、S2－氧化性逐渐减弱还原性逐渐增强

利用此规律可比较微粒氧化性、还原性的相对强弱。例题：下列比较中正确的是（）

A．离子的还原性：S2-＞Cl-＞Br-＞I-B．氧化性：F2＞Cl2＞S

C．酸性：H2SO4＞H2CO3＞HClOD．氧化性：Fe3+＞Cu2+＞Mg2+4.“价态归中，互不交叉”规律

“价态归中”是指同种元素不同价态原子间发生氧化还原反应，总是从高价态与低价态反应后生成中间价态的物质。（1）同种元素间不同价态的氧化还原反应发生的时候，其产物的价态既不相互交换，也不交错。如H2S和浓硫酸反应，H2S+H2SO4（浓）===S↓+SO2↑+2H2O。H2S的氧化产物是S，H2SO4的还原产物是SO2。（2）同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应；当存在中间价态时，同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应，若无中间价态则不能反应。如浓硫酸和SO2不能反应。故浓硫酸可以干燥SO2。（3）同种元素的高价态氧化低价态的时候，遵循的规律可简单概括为：高到高，低到低，可以归中，不能跨越。利用此规律可准确确定氧化产物和还原产物。

例如：2H2S+SO2=3S+2H2O，S元素的化合价从－2价和＋4价归中到0价。

“互不交叉”是指，若反应后生成多种中间价态的产物，则遵从邻近变价，互不交叉的原则。

例如：H2S+H2SO4(浓)＝S↓+SO2↑+2H2O，S元素的化合价应从－2价变化为0价，从＋6价变化为＋4价。而不能认为是从－2→＋4价，＋6→0价。

利用此规律可判断同种元素不同价态的原子间能否发生氧化还原反应。若有中间价态，则可能发生氧化还原反应，若无中间价态，则不能发生氧化还原反应。例题:已知反应KClO3+6HCl＝KCl+3Cl2↑+3H2O回答下列问题;（1）用双线桥法表示下列反应的电子转移情况：。（2）氧化剂与还原剂物质的量之比为。5.反应先后规律(1)同种氧化剂与多种还原剂的溶液反应时，首先氧化的是还原性较强的物质。(2)同种还原剂与多种氧化剂的溶液反应时，首先还原的是氧化性较强的物质。例题:向含有1molFeBr2的溶液中通入0.5molCl2,写出反应的离子方程式_______________。6.守恒律———化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合价升高总数与降低总数，失电子总数与得电子总数。例题1.3molNa2SO3恰好与1molK2Cr2O7分子完全反应，则元素Cr在被还原的产物中的化合价为___。习题1.用1mol/L的SO32-溶液300mL，恰好将0.2mol的MnO4-还原（即亚硫酸根SO32-被氧化为硫酸根SO42-），则Mn元素在还原产物中的化合价是（）A、+1B、+2C、+3D、+4习题2.已知反应：RO3n-+6I-+6H+=R-+3I2+3H2O（1）n=。(2)RO3n-中R元素的化合价为：。习题3.将一定质量的铜与足量的稀HNO3反应，反应的方程式为：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O将放出的NO气体与6.72LO2(标况)混合，通入水中，恰好全部吸收，反应的方程式为4NO+3O2+4H2O=HNO3则参加反应的铜的质量为克。习题4.FeBr2溶液（FeI2溶液）与氯气反应(写离子反应)（1）当n(FeBr2):n(Cl2)==1:1.5时，_____________________________________________。（2）当n(FeBr2):n(Cl2)==1:0.5时，_____________________________________________。（3）当n(FeBr2):n(Cl2)==1:1时，_____________________________________________。四.2014年全国各地氧化还原反应高考题1．【2014年高考上海卷第2题】下列试剂不会因为空气中的氧气而变质的是（）A．过氧化钠B．氢硫酸C．硫酸亚铁D．氢氧化亚铁2．【2014年高考新课标Ⅱ卷第7题】下列过程没有发生化学反应的是（）A．用活性炭去除冰箱中的异味B．用热碱水清除炊具上残留的油污C．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果D．用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装3．【2014年高考上海卷第17题】用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是（）A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出【2014年高考全国大纲卷第13题】已知：将通人适量溶液，产物中可能有、、，且的值与温度高低有关。若某温度下，反应后＝11，则溶液中＝1/2B．参加反应的氯气的物质的量等于aC．改变温度，反应中转移电子的物质的量ne的范围：aneaD．改变温度，产物中的最大理论产量为5．【2014年高考山东卷第9题】等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是（）A．FeOB.Fe2O3C.FeSO4D、Fe3O6．【2014年高考上海卷第17题】下列反应与Na2O2＋SO2→Na2SO4相比较，Na2O2的作用相同的是()A．2Na2O2＋2CO2→2Na2CO3＋O2B．2Na2O2＋2SO3→2Na2SO4＋O2C．2Na2O2＋H2SO4→Na2SO4＋H2O2D．3Na2O2＋Cr2O3→2Na2CrO4＋Na2O7.【2014年高考山东卷第7题】下表中对应关系正确的是（）ACH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HClCH2=CH2+HClCH3CH2Cl均为取代反应B由油脂得到甘油由淀粉得到葡萄糖均发生了水解反应CCl2+2Br‾=2Cl‾+Br2Zn+Cu2+=Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应D2Na2O2+2H2O+4NaOH+O2↑Cl2+H2O=HCl+HClO均为水作还原剂的氧化还原反应8.【2014年高考上海卷第五（28~32）题】硫在自然界中以游离态和多种化合态形成出现。硫的化合物大多具有氧化性或还原性。许多金属硫化物难溶于水。完成下列填空：

(1)硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下，H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的化学方程式。_________________________________

(2)石油化工的废气中有H2S。写出从废气中回收单质硫的两种方法（除空气外，不使用其他原料），以化学方程式表示。_____________________、______________________。五．氧化还原反应练习题1．工业上制取碘酸钾的反应为：I2＋2KClO3===2KIO3＋Cl2↑，下列叙述正确的是()A．氧化性：I2>Cl2B．每生成1molKIO3转移电子2molC．该反应是置换反应D．KIO3是氧化产物2．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75mol，则下列判断正确的是()A.生成40.0LN2（标准状况）B.有0.250molKNO3被氧化C.转移电子的物质的量为1.25molD.被氧化的N原子的物质的量为3.75mol3．N2O既是医学上的一种麻醉剂，又是一种常见的温室气体。制取N2O的方法有很多，例如①NH4NO3===N2O↑＋2H2O②K2SO3＋2NO===K2SO4＋N2O↑③2NH3＋2O2===N2O↑＋3H2O④2NaNO3＋(NH4)2SO4===2N2O↑＋Na2SO4＋4H2O等。下列说法正确的是()A．反应①中硝酸铵既是氧化剂又是还原剂，H2O是氧化产物B．反应②中K2SO3是还原剂，NO是氧化剂C．反应③中1molO2参加反应转移8mol电子D．反应④中NaNO3是还原剂，(NH4)2SO4是氧化剂4．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是()A．4.6gNa与O2反应生成Na2O时转移0.1NA电子B．8.7gMnO2与40mL10mol·L－1的浓盐酸充分反应，生成的氯气分子数为0.1NAC．0.1molN2与0.3molH2在密闭容器中，在催化剂作用下充分反应，生成氨分子数为0.2NAD．在反应5NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O中，每生成4molN2，转移电子数为15NA5．对于反应14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，下列说法正确的是()A．只有硫酸铜作氧化剂B．SOeq\o\al(2－,4)既不是氧化产物又不是还原产物C．被氧化的硫与被还原的硫的质量比为3∶7D．1mol硫酸铜可以氧化eq\f(5,7)mol的硫6．已知：2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；Cl2＋2FeCl2===2FeCl3；2KI＋2FeCl3===2KCl＋I2＋2FeCl2。则下列判断正确的是()A．氧化性：MnOeq\o\al(－,4)>Cl2>I2>Fe3＋B．还原性：Fe2＋>I－>Cl－C．Fe3＋只有氧化性，Fe2＋只有还原性D．FeCl3能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝7．已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2＋，且Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列叙述中，正确的是()A．Cl2通入FeI2溶液中，可存在反应3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3B．每1molCo2O3在酸性溶液中被氧化生成Co2＋时转移2mole－C．在酸性溶液中Co2O3能氧化FeCl2成FeCl3D．I2是ⅦA族元素单质，具有较强的氧化性，可以将Co2＋氧化成Co2O38．对于H－＋H2O===H2↑＋OH－说法正确的是()A．该反应属于置换反应B．若该反应中有1mol电子转移，则生成H2一定是22.4LC．水是氧化剂D．H2只是氧化产物9．三氟化氮(NF3)是无色无味气体，它可由氨气和氟气反应制得：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4FA．NH4F的还原性比NH3强B．NF3的氧化性比F2C．该反应中被氧化和被还原物质的物质的量之比为4∶3D．该反应中得到1molNF3时，转移6mol电子10．用草酸的稀溶液或草酸钠的酸性溶液可以洗涤粘在皮肤上的高锰酸钾，其离子方程式为(未配平)：MnOeq\o\al(－,4)＋C2Oeq\o\al(2－,4)＋H＋―→CO2↑＋Mn2＋＋。关于此反应的叙述正确的是()A．该反应右边方框内的产物是OH－B．配平该反应后，H＋的化学计量数是8C．该反应中氧化产物是CO2D．该反应电子转移总数是5e－11．常温下，在下列溶液中发生如下反应：①16H＋＋10Z－＋2XOeq\o\al(－,4)===2X2＋＋5Z2＋8H2O②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－③2B－＋Z2===B2＋2Z－，则下列反应中能进行的是()A．A3＋＋Z－―→Z2＋A2＋B．A3＋＋X2＋＋H2O―→A2＋＋XOeq\o\al(－,4)＋H＋C．XOeq\o\al(－,4)＋A2＋＋H＋―→X2＋＋A3＋＋H2OD．B2＋X2＋＋OH－―→B－＋XOeq\o\al(－,4)＋H2O12．已知：SOeq\o\al(2－,3)＋I2＋H2O===SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋＋2I－。某溶液中可能含有I－、NHeq\o\al(+,4)、Cu2＋、SOeq\o\al(2－,3)，向该无色溶液中加入少量溴水，溶液仍呈无色，则下列判断正确的是()A．肯定不含I－B．肯定不含NHeq\o\al(+,4)C．可能含有SOeq\o\al(2－,3)D．可能含有I－13．氢化亚铜(CuH)是一种不稳定物质，能在氯气中燃烧；也能与酸反应。用CuSO4溶液和“某物质”在40～50℃A．“某物质”具有还原性B．CuH与盐酸反应，可能产生H2C．CuH与足量的稀硝酸反应：CuH＋3H＋＋NOeq\o\al(－,3)===Cu2＋＋NO↑＋2H2OD．CuH在氯气中燃烧：CuH＋Cl2===CuCl＋HCl14．高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌消毒、又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高铁酸钾的反应离子方程式为Fe(OH)3＋ClO－＋OH－―→FeOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋H2O(未配平)，下列有关说法不正确的是()A．由上述反应可知，Fe(OH)3的氧化性强于FeOeq\o\al(2－,4)B．高铁酸钾中铁显＋6价C．上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2D．K2FeO4处理水时，不仅能消毒杀菌，而且生成的Fe3＋水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质15．据最新报道，科学家发现了如下反应：O2＋PtF6===O2(PtF6)，已知O2(PtF6)为离子化合物，其中Pt的化合价为＋5，对于此反应，下列说法正确的是()A．在此反应中，O2是氧化剂，PtF6是还原剂B．O2(PtF6)中氧元素的化合价为＋1C．O2(PtF6)中不存在共价键D．每生成1molO2(PtF6)则转移1mol电子16.为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：方案一：将ag铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL（标准状况）；方案二：将a/10g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，向反应后得到的溶液中滴加0.02000mol·L的KMnO4溶液，共消耗了25.00mLKMnO4溶液。请回答下列问题：(1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：□KMnO4+□FeSO4+□H2SO4=□Fe2(SO4)3+□MnSO4+□K2SO4+□H2O(2)向反应后得到的溶液中滴加KMnO4溶液过程中的现象_________________